JP2000061816A - Polishing pressure modulating cmp device - Google Patents

Polishing pressure modulating cmp device

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JP2000061816A
JP2000061816A JP11214836A JP21483699A JP2000061816A JP 2000061816 A JP2000061816 A JP 2000061816A JP 11214836 A JP11214836 A JP 11214836A JP 21483699 A JP21483699 A JP 21483699A JP 2000061816 A JP2000061816 A JP 2000061816A
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pad
height
wafer
force
planarization
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JP11214836A
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Japanese (ja)
Inventor
K Stevens Jeremy
ジェレミー・ケイ・スティーブンス
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International Business Machines Corp
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    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24BMACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B1/00Processes of grinding or polishing; Use of auxiliary equipment in connection with such processes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24BMACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/04Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces
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    • B24BMACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B49/00Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation
    • B24B49/16Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation taking regard of the load

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To flatten a semi-conductor wafer and other work piece by periodically applying the downward or upward force to any one of a wafer pushed to a polishing pad or the polishing pad during the flattening. SOLUTION: Downward or upward force is periodically applied to a wafer or a pad 13. In the case where the force is applied to the pad 13 and the periodical force is interrelated with the relaxing time of the pad, a chemical and mechanical flattening process is remarkably improved. During the operation of the chemical and mechanical flattening process in the normal condition, the periodical force and the compressibility of the pad 13 are interrelated with each other so that a height of the pad 13 is maintained between a compression height 13b expressed with dotted lines 13d, 13e and a compression released height 13c. Height of the pad 13 between the dotted lines 13d, 13e is defined as Hop. Height of the pad 13 is higher than the compression height 13b, and lower than the compression released height 13c. Chemical and mechanical flattening process is remarkably improved by operating this process within a range Hop of the operation height of the pad 13, and an improved result of flattening can be obtained.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は電子構成要素の製作
における半導体シリコンのスライスなど半導体ウエハの
加工に関し、より詳しくは、ウエハの高度の平面性を達
成するために、化学機械平面化プロセスにおいてウエハ
を平面化するための改良された方法および装置に関す
る。
FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to the processing of semiconductor wafers, such as slices of semiconductor silicon in the fabrication of electronic components, and more particularly to wafers in a chemical mechanical planarization process to achieve a high degree of wafer planarity. An improved method and apparatus for planarizing a substrate.

【0002】[0002]

【従来の技術】集積回路などの電子構成要素の製造にお
いて、ウエハ表面の平面性は極めて重要である。フォト
リソグラフィ・プロセスは、一般に解像度の限界近くま
で押し進められており、集積回路を作成するのに使用さ
れる電磁放射またはその他の放射が、単一のレベルに正
確に合焦でき、したがってウエハの表面全体にわたって
正確な結像ができるように、ウエハ表面が高度に平坦で
あることが必須である。波状、湾曲、または楔形の半導
体ディスクは、例えば、ディスクの表面に感光性レジス
トが塗布され露光されるとき、精細度を欠く結果とな
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION In the manufacture of electronic components such as integrated circuits, wafer surface planarity is extremely important. Photolithography processes are generally pushed close to the limit of resolution so that the electromagnetic or other radiation used to create integrated circuits can be accurately focused to a single level, and thus the surface of the wafer. It is essential that the wafer surface be highly flat so that accurate imaging can be achieved throughout. Wavy, curved, or wedge-shaped semiconductor disks result in a lack of definition, for example, when a photosensitive resist is applied to the surface of the disk and exposed.

【0003】現在当業界において、超高密度集積回路お
よびその他の電子構成要素回路を製造するのに必要な平
面度を達成するために、通常、化学機械平面化プロセス
が使用される。一般に、化学機械平面化(CMP)プロ
セスは、化学反応性の研磨スラリで濡らした移動する研
磨表面に対して半導体ウエハを押し付けるものである。
スラリは通常塩基性または酸性で、一般にアルミナまた
はシリカ粒子を含んでいる。平面化表面は、通常、比較
的軟らかい、発泡ポリウレタンなどの多孔性材料ででき
た平坦なパッドである。パッドは通常、平坦な回転プラ
テン上に装着されるが、以下に記載するような線形移動
パッドも提案されている。
Currently in the industry, chemical mechanical planarization processes are commonly used to achieve the flatness required to fabricate ultra-high density integrated circuits and other electronic component circuits. Generally, a chemical mechanical planarization (CMP) process presses a semiconductor wafer against a moving polishing surface that has been wetted with a chemically reactive polishing slurry.
Slurries are usually basic or acidic and generally contain alumina or silica particles. The planarized surface is usually a relatively soft, flat pad made of a porous material such as polyurethane foam. The pads are typically mounted on a flat rotating platen, although linear transfer pads as described below have also been proposed.

【0004】一般に、ウエハは接着剤などの取付け媒体
によってキャリア・プレート(またはウエハ・キャリ
ア)に固定され、ウエハは圧力板によってキャリアを介
してかかる力の負荷を受けて、回転または線形移動する
ターンテーブル上に取り付けた平面化パッドと摩擦接触
する。キャリアおよび圧力板も、回転ターンテーブルか
らの、または回転ターンテーブルもしくは線形ターンテ
ーブルもしくは線形移動パッド用の圧力板に直接取り付
けられた回転駆動手段からの駆動摩擦によって回転す
る。
Generally, the wafer is fixed to a carrier plate (or wafer carrier) by an attachment medium such as an adhesive, and the wafer is rotated or linearly moved by being loaded with a force applied through the carrier by a pressure plate. Frictional contact with a flattening pad mounted on the table. The carrier and the pressure plate are also rotated by drive friction from the rotary turntable or from rotary drive means mounted directly on the pressure plate for the rotary turntable or linear turntable or linear transfer pad.

【0005】通常の平面化機械では、キャリアの動き
は、ウエハを第1のステーションから取得し、ウエハを
平面化表面に搬送し、ウエハを回転している平面化表面
を横切って駆動し、ウエハを平面化表面から第2のステ
ーションに搬送し、ウエハを第2のステーションで解放
するようにプログラムされる。ウエハを固定し解放する
通常の方法は、穴あきプレートの上にある空間に真空を
かけることによってウエハがそれに対して引きつけられ
る、剛性の穴あきプレートを含む真空ヘッドを使用する
ものである。
In a typical planarization machine, the movement of a carrier takes a wafer from a first station, conveys the wafer to a planarization surface, drives the wafer across a rotating planarization surface, From the planarization surface to the second station and programmed to release the wafer at the second station. A common method of securing and releasing a wafer is to use a vacuum head that includes a rigid perforated plate against which the wafer is attracted by applying a vacuum to the space above the perforated plate.

【0006】平面化中、ウエハに力がかかる時、特に回
転パッドおよびターンテーブルを使用するとき、ウエハ
を横切る平面化作用が均一でなく、中心から縁部にかけ
て厚みが不均一になり、ウエハの平坦性が十分でないこ
とが判明している。また、平面化パッドの表面の寿命
も、平面化されるウエハの平面度に影響を及ぼす因子で
ある。ウエハ表面で発生する摩擦熱は平面化流体の化学
作用を強め、従って平面化速度を上昇させる。しかし、
摩擦熱は、熱がウエハ表面上に均等に伝達されない場合
は、平面性の問題を生じる恐れがあり、典型的な平面化
システムでは、平面化操作の温度を制御するために冷却
システムを利用している。
During planarization, when force is applied to the wafer, especially when using a rotating pad and turntable, the planarizing action across the wafer is not uniform, resulting in a non-uniform thickness from center to edge. It has been found that the flatness is not sufficient. The surface life of the planarization pad is also a factor affecting the flatness of the planarized wafer. The frictional heat generated at the wafer surface enhances the chemistry of the planarizing fluid, thus increasing the planarization rate. But,
Friction heat can cause planarity problems if the heat is not transferred evenly over the wafer surface, and typical planarization systems utilize cooling systems to control the temperature of the planarization operation. ing.

【0007】従来の技術において、CMP操作の平面性
を改善するために多くの試みがなされてきた。米国特許
第5270316号では、平面化されるディスクの異な
る摩耗度を引き起こす不均一な圧力の伝達が、圧力ピス
トンと平面化されるディスクが固定されるキャリア・プ
レートの背面との間に軟らかい弾力性挿入物を配置する
ことによって、補償される。米国特許第4313284
号では、変形可能な薄いディスク・キャリアが弾性装置
を介して回転圧力板に取り付けられ、それによって、キ
ャリアは必要とされる平面化に応じて凹または凸の形状
に変形される。米国特許第4910155号では、平面
化プレート上にダムが設けられ、スラリの平面化プール
に平面化パッドを完全に浸す。米国特許第491886
9号では、圧力板上に作用する圧縮空気が使用され、ウ
エハ表面の圧力を均一にすることができる。米国特許第
5036630号では、ウエハ・キャリアは、平面化操
作中にウエハに対して所望の凹状または凸状のバイアス
を与える、異なる熱膨張係数を有する少なくとも2つの
材料を含む。米国特許第5423716号では、ウエハ
・キャリアのバッキング・プレートの下面に、多くの凹
んだ領域を含み、それに対して選択的に真空をかけるこ
とができる。真空をかけると、弾力膜が凹んだ領域中に
吸引され、ウエハを定位置に引き込む。同じ装置を用い
て、ウエハに加圧流体を施してウエハ上に均一な下向き
の圧力をかけることができる。米国特許第548612
9号では、ウエハ・キャリアの圧力ヘッドがウエハ表面
の上にいくつかの圧力アプリケータを備え、これは平面
化操作中に、ウエハにかかる圧力をモニタし、変えるよ
うに調整することができる。
In the prior art, many attempts have been made to improve the planarity of CMP operations. In U.S. Pat. No. 5,270,316, non-uniform pressure transmission, which causes different degrees of wear of the flattened disc, results in a soft elasticity between the pressure piston and the back of the carrier plate on which the flattened disc is fixed. By placing the insert, it is compensated. U.S. Pat. No. 4,313,284
In US Pat. No. 6,037,027, a deformable thin disk carrier is attached to a rotating pressure plate via an elastic device, whereby the carrier is deformed into a concave or convex shape depending on the required planarization. In U.S. Pat. No. 4,910,155, a dam is provided on the planarizing plate to completely submerge the planarizing pad in the planarizing pool of slurry. U.S. Pat. No. 4,918,886
In No. 9, compressed air acting on the pressure plate is used, and the pressure on the wafer surface can be made uniform. In US Pat. No. 5,036,630, a wafer carrier includes at least two materials having different coefficients of thermal expansion that provide the desired concave or convex bias to the wafer during a planarization operation. In U.S. Pat. No. 5,423,716, the underside of the backing plate of the wafer carrier includes a number of recessed areas against which a vacuum can be selectively applied. When a vacuum is applied, the elastic membrane is drawn into the recessed area, pulling the wafer into place. The same device can be used to apply a pressurized fluid to the wafer to exert a uniform downward pressure on the wafer. US Patent No. 548612
In No. 9, the wafer carrier pressure head comprises several pressure applicators above the wafer surface, which can be adjusted to monitor and vary the pressure exerted on the wafer during the planarization operation.

【0008】米国特許第5486265号では、平面化
されるウエハにかかる圧力をパルス化することによっ
て、高い物質除去率で、均一な化学機械平面化が達成で
きる。圧力は初期の最適圧力と、それより低い、好まし
くは約0psiの第2の圧力の間でパルス化され、洗浄
スラリがウエハ表面のすべての部分に達し、十分な量の
洗浄スラリがない欠乏領域のマイナスの影響をなくすよ
うにする。
In US Pat. No. 5,486,265, uniform chemical-mechanical planarization can be achieved with high material removal rates by pulsing the pressure on the planarized wafer. The pressure is pulsed between an initial optimum pressure and a second, lower pressure, preferably about 0 psi, so that the cleaning slurry reaches all parts of the wafer surface and lacks a sufficient amount of cleaning slurry. Try to eliminate the negative effects of.

【0009】米国特許第5522965号では、非回転
式平面化パッドを使用し、ウエハからの表面物質の除去
を助け、パッドを調整するために、エネルギー、例えば
超音波エネルギーをパッドにかける化学機械平面化方法
が開示されている。
In US Pat. No. 5,522,965, a non-rotating planarizing pad is used to apply energy, eg, ultrasonic energy, to the pad to help remove surface material from the wafer and condition the pad. There is disclosed a method of conversion.

【0010】上記諸特許の開示を参照により合体する。The disclosures of the above patents are incorporated by reference.

【0011】上述のCMPプロセスは、基本的に回転ま
たは軌道研磨技術と呼ばれ、主として、今日当業界で通
常使用されている方法を対象とするものであった。ウエ
ハは研磨中に本来的にその表面上で等しくない半径速度
にさらされるので、このような回転または軌道技術の限
界がますます明らかになってきている。研磨プラテンお
よびパッドの半径に沿ってそれらの速度が増大するた
め、ウエハ表面全体にわたって除去率が変動する。
The CMP process described above, which is basically referred to as the rotary or orbital polishing technique, was primarily directed to methods commonly used in the industry today. The limitations of such spinning or orbiting techniques are becoming increasingly apparent as wafers are inherently exposed to unequal radial velocities on their surface during polishing. The removal rates vary across the wafer surface due to their increasing velocity along the radius of the polishing platen and pad.

【0012】次世代のCMPプロセスは、ここで線形平
面化技術(LPT)と呼ぶ非回転型技術であろう。この
技術は、線形ベルト研磨パッドを使用し、回転または軌
道研磨中に遭遇する等しくない半径速度を解消する。こ
のような技術は、OnTrak Systems, Inc.刊行の「Linear
Planarization Technology」と題する論文に示されて
いる。LAM Researchも98年2月付の「TeresTM CMP Sy
stem Linear Planarization Technology(LPT)」と
題する論文にこの技術を記載している。LPT技術およ
び回転(軌道)技術においては、研磨圧力は流体流(空
気または水)を介して研磨パッドの下からかかり、ある
いは回転または軌道プロセスで通常使用されているよう
に研磨パッドの上からかかる。
The next generation CMP process will be a non-rotational technique referred to herein as the linear planarization technique (LPT). This technique uses a linear belt polishing pad to eliminate the unequal radial velocities encountered during rotary or orbital polishing. Such technology is described in "Linear" published by OnTrak Systems, Inc.
It is shown in a paper entitled "Planarization Technology". LAM Research also announced "Teres TM CMP Sy" dated February 1998.
This technique is described in a paper entitled "Stem Linear Planarization Technology (LPT)". In the LPT and rotary (orbital) techniques, the polishing pressure is applied from below the polishing pad via a fluid flow (air or water) or above the polishing pad as is commonly used in rotary or orbital processes. .

【0013】便宜上、以下の説明は回転CMPプロセス
と、研磨圧力がパッドの上からウエハにかかるプロセス
を対象とするが、本発明の方法および装置が、他のCM
Pプロセスにも使用できることを当業者は理解されよ
う。
For convenience, the following description is directed to a rotary CMP process and a process in which polishing pressure is applied to the wafer from above the pad, but the method and apparatus of the present invention will be described in other CM.
Those skilled in the art will understand that it can also be used for the P process.

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】したがって、従来の技
術の問題と欠点を念頭に置いて、本発明の一目的は、半
導体ウエハおよび他のワークピースを平面化するための
改良された装置、例えばCMP装置を提供することであ
る。
With the problems and drawbacks of the prior art in mind, therefore, one object of the present invention is to provide an improved apparatus for planarizing semiconductor wafers and other workpieces, such as A CMP apparatus is provided.

【0015】本発明の他の目的は、CMP装置のような
平面化装置を使用して、ワークピース、例えばウエハを
平面化する改良された方法を提供することである。
Another object of the present invention is to provide an improved method of planarizing a workpiece, such as a wafer, using a planarizing apparatus such as a CMP apparatus.

【0016】本発明のその他の目的は、本発明の改良さ
れた方法および装置を使用して作成された平面化された
半導体ウエハを含む平坦なワークピースを提供すること
である。
Another object of the present invention is to provide a planar workpiece containing a planarized semiconductor wafer made using the improved method and apparatus of the present invention.

【0017】本発明のその他の目的および利点は、以下
の記載から容易に明らかになるであろう。
Other objects and advantages of the present invention will be readily apparent from the following description.

【0018】[0018]

【課題を解決するための手段】上記および当業者には明
らかなその他の目的は、本発明によって達成される。本
発明は、第1の態様において、平面化中に研磨パッドに
押し付けたウエハまたはパッドのいずれかに周期的な下
向きまたは上向きの力をかけること、およびパッドの高
さを、通常の従来の平面化プロセスで通常使用されてい
るような圧縮位置と圧縮解除位置の間に維持するため
に、周期的な力をパッドの圧縮性(compressibility)
と相関させることを含む、化学機械平面化プロセスで半
導体ウエハなどのワークピースを平面化する方法を対象
とする。
The above and other objects apparent to those skilled in the art are achieved by the present invention. The present invention, in a first aspect, applies a periodic downward or upward force to either the wafer or the pad pressed against the polishing pad during planarization, and the height of the pad relative to conventional conventional planar surfaces. Pad compressibility to maintain a cyclic force between the compressed and decompressed positions as is commonly used in the compression process.
A method for planarizing a workpiece, such as a semiconductor wafer, in a chemical mechanical planarization process, including correlating with.

【0019】本発明の他の態様では、回転ターンテーブ
ルまたは線形移動プラテンと、その表面上の緩和時間
(単位秒)がTRである圧縮性平面化パッドとを備えた
化学機械平面化装置を用意するステップと、パッドの表
面に平面化スラリを供給するステップと、平面化される
基板を供給するステップと、基板をパッドの表面に対し
て維持するために、基板あるいは研磨パッドに周期的な
下向きおよび上向きの力を供給するステップとを含み、
パッドの高さが、力の作用中に、次式に従って、圧縮高
さと圧縮解除高さの間に維持されることを特徴とし、 TR>THIおよびTLO (ここで、THIはパッドが下向きの力を受ける時間で
あり、TLOはパッドが上向きの力を受ける時間であ
る) 基板が平面化されるまでこの方法を続行するステップと
を含む、半導体ウエハなどの基板を化学機械平面化する
方法を提供する。
In another aspect of the present invention, there is provided a chemical mechanical planarization apparatus having a rotary turntable or a linear movement platen and a compressible planarization pad having a relaxation time (unit: second) on its surface of TR. The step of applying a planarizing slurry to the surface of the pad, the step of providing the substrate to be planarized, and the periodic downward facing of the substrate or polishing pad to maintain the substrate against the surface of the pad. And providing an upward force,
The height of the pad is maintained during the action of the force between the compressed height and the decompressed height according to the equation: TR> THI and TLO (where THI is the force of the pad in the downward direction). And TLO is the time when the pad is subjected to an upward force) continuing the method until the substrate is planarized. To do.

【0020】本発明のさらなる態様では、回転可能なタ
ーンテーブルまたは線形移動プラテン・アセンブリと、
アセンブリ上に支持され、緩和時間(単位秒)がTRで
ある圧縮性平面化パッドと、そのアセンブリ上方に位置
し、キャリアの下部表面上に固定されキャリアと平面化
パッドとの間に配置されたワークピースを、平面化中、
保持するように適合された回転キャリアと、平面化プロ
セス中、パッドの高さを圧縮位置と圧縮解除位置の間に
維持するように、キャリアとワークピースにまたはパッ
ドに周期的な下向きおよび上向きの力を提供する手段と
を備える、半導体ウエハなどのワークピース上の表面を
平面化するための装置を提供する。
In a further aspect of the invention, a rotatable turntable or linear translation platen assembly,
A compressible planarizing pad supported on the assembly and having a relaxation time (in seconds) TR and located above the assembly and fixed on the lower surface of the carrier and disposed between the carrier and the planarizing pad. While flattening the workpiece,
A rotating carrier adapted to hold and a periodic downwards and upwards on the carrier and workpiece or on the pad to maintain the height of the pad between the compressed and decompressed positions during the planarization process. An apparatus for planarizing a surface on a workpiece, such as a semiconductor wafer, comprising means for providing a force.

【0021】[0021]

【発明の実施の形態】本発明の好ましい実施の形態を説
明するにあたり、図面の図1ないし図5を参照する。図
では同じ番号は本発明の同じフィーチャを指す。本発明
のフィーチャは必ずしも図面中で実寸に比例して示され
ているとは限らない。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In describing the preferred embodiment of the present invention, reference will be made to FIGS. In the figures, like numbers refer to like features of the invention. Features of the invention are not necessarily shown to scale in the drawings.

【0022】図面を参照すると、図4は半導体ウエハを
平面化するための従来技術の回転CMP装置を示す。一
般に10で示されている平面化装置は本発明の方法に使
用することができ、一般に11で示される平面化ホイー
ル・アセンブリを含む。平面化ホイール・アセンブリは
平面化テーブルまたはプラテン12を含み、それに圧縮
性平面化パッド13が取り付けられている。平面化テー
ブル12は、適当なモータまたは駆動手段(図示せず)
により矢印15で示す方向にシャフト14によって回転
する。平面化パッドは通常直径約56cm(約22イン
チ)、厚みが約0.13mm(約0.050インチ)の
圧縮性ポリウレタンである。
Referring to the drawings, FIG. 4 shows a prior art rotary CMP apparatus for planarizing a semiconductor wafer. A planarizing device, generally designated 10, can be used in the method of the present invention and includes a planarizing wheel assembly, generally designated 11. The flattening wheel assembly includes a flattening table or platen 12 having a compressible flattening pad 13 attached thereto. The flattening table 12 is a suitable motor or drive means (not shown).
Causes the shaft 14 to rotate in the direction indicated by the arrow 15. The planarizing pad is typically a compressible polyurethane of about 56 cm (about 22 inches) in diameter and about 0.13 mm (about 0.050 inches) in thickness.

【0023】一般に17で示されるウエハ・キャリア・
アセンブリは、図でウエハ16を保持しているウエハ・
キャリア18を含む。ウエハ・キャリアおよびウエハに
力をかけるために、圧力板19がウエハ・キャリア18
に固定される。図の実施形態では、中空スピンドル20
が圧力板に結合され、矢印21、22および23で示す
方向にウエハ・キャリア・アセンブリ17を移動させる
ために、適当なモータまたは駆動手段(図示せず)によ
って駆動される。矢印31で示すように、スピンドル2
0に荷重によって圧力をかけることができ、または圧搾
空気などの加圧流体を使って、それをウエハ・キャリア
・アセンブリのスペース24に供給することにより、ウ
エハ・キャリア18の上部表面に圧力をかけることがで
きる。ウエハ・キャリアおよびウエハの表面上で力は実
質的に均一である。
A wafer carrier, generally designated 17,
The assembly is a wafer holding wafer 16 as shown.
A carrier 18 is included. A pressure plate 19 is provided on the wafer carrier 18 for applying force to the wafer carrier and the wafer.
Fixed to. In the illustrated embodiment, the hollow spindle 20
Is coupled to a pressure plate and is driven by a suitable motor or drive means (not shown) to move the wafer carrier assembly 17 in the directions indicated by arrows 21, 22 and 23. Spindle 2 as shown by arrow 31
0 can be loaded by pressure, or by using a pressurized fluid, such as compressed air, to feed it into the space 24 of the wafer carrier assembly to press the upper surface of the wafer carrier 18. be able to. The force is substantially uniform on the surface of the wafer carrier and the wafer.

【0024】平面化中、スラリ(図示せず)がパッド1
3の表面に塗布され、ウエハ・キャリア・アセンブリ1
7によって支持されるウエハ16と平面化ホイール・ア
センブリ11の平面化パッド13との間を流れる。ウエ
ハ・キャリア17上にかかる力と、平面化ホイール・ア
センブリの表面上でのその回転および移動によって、ウ
エハ16の平面化パッド13と接触している側面が平面
化される。上記で論じたように、過熱、ウエハの特定の
部分での過剰なスラリ量、ウエハの異なる部分での回転
速度の違い等の多くの因子のために、平面化されたウエ
ハは通常非平面状で、以下の特徴を1つあるいは複数有
する。即ち、ウエハの外縁部が厚い、チップ内の負荷が
均一、ウエハ全体にわたる均一性が不十分、ウエハ毎の
平面化速度が一致しない。
During planarization, the slurry (not shown) is pad 1
Wafer carrier assembly 1 coated on surface 3
Flow between a wafer 16 supported by 7 and the planarizing pad 13 of the planarizing wheel assembly 11. The force exerted on the wafer carrier 17 and its rotation and movement on the surface of the planarization wheel assembly planarizes the side of the wafer 16 in contact with the planarization pad 13. As discussed above, flattened wafers are usually non-planar due to many factors, such as overheating, excessive amount of slurry in certain parts of the wafer, and different speeds of rotation in different parts of the wafer. Thus, it has one or more of the following features. That is, the outer edge of the wafer is thick, the load in the chip is uniform, the uniformity over the entire wafer is insufficient, and the planarization speeds of the wafers do not match.

【0025】当技術分野で周知のように、平面化操作中
に、単一の平面化ターンテーブル上で、多数のウエハま
たは多数のウエハ・キャリアあるいはその両方を同時に
加工することができる。
As is well known in the art, multiple wafers and / or multiple wafer carriers can be simultaneously processed on a single planarization turntable during a planarization operation.

【0026】図5に半導体ウエハを平面化するための線
形パッドCMP装置を示す。パッド13は回転部材32
aと32bによって矢印の方向に移動されるプラテン1
2上を直線的に移動する。図4に示すウエハ・キャリア
・アセンブリ17と同様に、ウエハ・キャリア・アセン
ブリ17は、線形パッド移動表面13と接触するため
に、図では矢印31の方向に下方に移動する位置にあ
る。ウエハ・キャリア・アセンブリは、圧力板19に結
合されたスピンドル20を備え、ウエハ・キャリア・ア
センブリを矢印23で示す方向に移動させるために、好
ましくは適当なモータまたは駆動手段(図示せず)によ
って駆動される。ウエハ16は圧力板19で支持され、
ウエハ・キャリア・アセンブリが矢印31の方向に動く
とき、線形移動パッド13の表面と接触する。
FIG. 5 shows a linear pad CMP apparatus for planarizing a semiconductor wafer. The pad 13 is a rotating member 32.
Platen 1 moved in the direction of the arrow by a and 32b
Move linearly on 2. Similar to wafer carrier assembly 17 shown in FIG. 4, wafer carrier assembly 17 is in a downwardly moving position in the direction of arrow 31 in the figure for contacting linear pad transfer surface 13. The wafer carrier assembly comprises a spindle 20 coupled to a pressure plate 19, preferably by a suitable motor or drive means (not shown) for moving the wafer carrier assembly in the direction indicated by arrow 23. Driven. The wafer 16 is supported by the pressure plate 19,
As the wafer carrier assembly moves in the direction of arrow 31, it contacts the surface of linear transfer pad 13.

【0027】本発明は、垂直の上向きおよび下向き方向
をもつ周期的な力が、ウエハまたは研磨パッドにかか
り、したがってパッド上にかかる場合に、化学機械平面
化プロセスを使用するウエハの平面化が顕著に改善され
ること、および周期的な力の周期またはサイクル時間が
パッドの圧縮性と相関することの発見に基づくものであ
る。広義には、このプロセスは、平面化プロセスの定常
状態操作中に、パッドの高さが、従来技術のCMPプロ
セスを使用して達成されるような圧縮高さと圧縮解除高
さとの間に維持されるように、周期的な力をウエハまた
はパッドにかけ、したがってパッドにかけること、およ
び定義された圧縮性を有するパッドを使用することを含
む。従って、ウエハおよびパッドにかかる周期的な上向
きおよび下向きの力を、パッドの緩和時間(TR)を決
定するパッドの圧縮性と相関させることが重要である。
パッドの緩和時間(TR)は、圧縮されたパッドが圧縮
されない位置に戻るのに要する時間、あるいは圧縮され
ていないパッドが特定の高さに圧縮されるのに要する時
間と定義することができる。従って、下向きの力がパッ
ドにかかりパッドを圧縮し、次いで力が除かれる場合
(パッドに下向きの力がかからないが、パッドの弾性に
よって上向きの力が発生し、圧縮されていない位置に戻
す)、パッドが圧縮高さから圧縮解除高さに戻るのに要
する時間をパッドの緩和時間(TR)と定義する。
The present invention is notable for planarization of wafers using a chemical mechanical planarization process when periodic forces with vertical upward and downward directions are exerted on the wafer or polishing pad and thus on the pad. It is based on the finding that the cycle time of the periodic force or the cycle time correlates with the compressibility of the pad. Broadly speaking, the process is such that during steady state operation of the planarization process, the pad height is maintained between the compression height and decompression height as achieved using prior art CMP processes. As such, applying a periodic force to the wafer or pad, and thus to the pad, and using a pad having a defined compressibility. Therefore, it is important to correlate the periodic upward and downward forces on the wafer and pad with the compressibility of the pad, which determines the relaxation time (TR) of the pad.
The relaxation time (TR) of a pad can be defined as the time it takes for a compressed pad to return to its uncompressed position, or for the uncompressed pad to compress to a particular height. Thus, if a downward force is applied to the pad to compress it and then the force is removed (the pad does not exert a downward force, but the elasticity of the pad causes an upward force to return to the uncompressed position). The time required for the pad to return from the compressed height to the decompressed height is defined as the pad relaxation time (TR).

【0028】パッドの緩和時間(TR)は実験的手段で
決定することができ、パッドの厚み、パッドの素材、パ
ッドの他の性質に応じて異なる。パッドの緩和時間はTe
cQuipment SM106 Creep MachineまたはNano Instrument
製のNano Indenterなどの機器を使用して決定すること
ができる。
The relaxation time (TR) of the pad can be determined by empirical means and will depend on the thickness of the pad, the material of the pad, and other properties of the pad. Pad relaxation time is Te
cQuipment SM106 Creep Machine or Nano Instrument
It can be determined using a device such as the Nano Indenter manufactured by.

【0029】上記のパッドの緩和時間(TR)は、ウエ
ハおよびパッドにかかる周期的な下向きおよび上向きの
力と相関する。力の周期的性質は、下向きの力がパッド
にかかる時間(THIと呼ぶ)、およびより小さい力、
例えば力が実質的に除かれ、パッドの弾性による上向き
の力がウエハにかかる時間(TLO)として定義するこ
とができる。THIとTLOの合計は周期的な力のサイ
クル時間と等しく、TPMと呼ぶことができる。THI
とTLOが等しくなるように、力が等しい周期でかかる
ことが好ましい。そのような等しい周期の力のプロセス
では、パッドの緩和時間(TR)はTHIおよびTLO
よりも大きい。広義に言えば、パッドの緩和時間(T
R)は、パッドが下向きの力(圧縮)または上向きの力
(圧縮解除)を受ける時間よりも長い。
The pad relaxation time (TR) above correlates to the periodic downward and upward forces on the wafer and pad. The periodic nature of the force is the time it takes a downward force on the pad (called THI), and the smaller force,
For example, the force may be substantially removed and the upward force due to the elasticity of the pad may be defined as the time it takes for the wafer (TLO). The sum of THI and TLO equals the cycle time of the periodic force and can be called TPM. THI
It is preferred that the forces be applied at equal periods so that TLO and TLO are equal. In such an equal period force process, the relaxation time (TR) of the pad is THI and TLO.
Greater than. Broadly speaking, the relaxation time of the pad (T
R) is longer than the time the pad is subjected to a downward force (compression) or an upward force (decompression).

【0030】図1を参照すると、パッドの圧縮また圧縮
解除の異なる段階が説明できる。パッド13は、図では
回転シャフト14に連結されたプラテン12上に位置し
ている。以下の説明は線形移動パッドにもあてはまる。
パッド13はプラテン12の上部表面上に位置する下部
表面13aと上部圧縮解除表面13cを有する。13c
で示すパッドの圧縮解除位置において、パッドの高さは
DCと定義することができる。圧縮下では、下向きの矢
印で示すように、パッドは線13bで示す高さまで圧縮
され、これをHCと定義することができる。上記に定義
した高さHCおよびその他の高さは、周期的な力が図1
に示すように上からパッドにかかるか、あるいは下から
かかるかにかかわらず同じである。
Referring to FIG. 1, the different stages of pad compression and decompression can be described. The pad 13 is located on the platen 12 connected to the rotating shaft 14 in the figure. The following description also applies to linear transfer pads.
Pad 13 has a lower surface 13a located on the upper surface of platen 12 and an upper decompression surface 13c. 13c
At the pad decompression position, indicated by, the pad height can be defined as HDC . Under compression, as indicated by the downward arrow, the pad is compressed to the height indicated by line 13b, which can be defined as H C. The heights H C and other heights defined above have a cyclic force
It is the same regardless of whether the pad is applied from above as shown in or from below.

【0031】通常の化学機械平面化プロセスにおいて、
パッド13は定常状態の操作中、線13bで示す高さに
圧縮され、この圧縮は化学機械平面化方法の間維持され
る。米国特許第5486265号に示されるプロセスで
は、圧力が最初の最適圧力と第2の低減した圧力の間で
パルス化されると、パッドは線13bで示す圧縮位置と
線13cで示す圧縮解除位置の間で変化する。
In a typical chemical mechanical planarization process,
Pad 13 is compressed during steady state operation to a height indicated by line 13b, which compression is maintained during the chemical mechanical planarization process. In the process shown in U.S. Pat. No. 5,486,265, when the pressure is pulsed between an initial optimum pressure and a second reduced pressure, the pad is in the compressed position shown by line 13b and the decompressed position shown by line 13c. Change between

【0032】出願人は、周期的な下向きおよび上向きの
力がウエハまたはパッドにかかり、したがってパッドに
かかり、周期的な力がパッドの緩和時間(TR)と相関
する場合に、化学機械平面化プロセスが著しく改善され
ることを見出した。すなわち、図1に示すように、本発
明の方法は、化学機械平面化プロセスの定常状態の操作
中、パッドの高さが、点線13dおよび13eで示す圧
縮高さ13bと圧縮解除高さ13cの間に維持されるよ
うに、そのような周期的力とパッドの圧縮性を相関させ
る。図1に示すように、13dと13eの間のパッドの
高さをHopと定義する。図からパッドの高さは圧縮高さ
13bより高く、圧縮解除高さ13cより低いことがわ
かる。このパッドの操作高さの範囲Hop内で化学機械平
面化プロセスを操作させると、プロセスが著しく改善さ
れ、平面化の結果が向上する。
Applicants have determined that a chemical mechanical planarization process occurs when periodic downward and upward forces are exerted on the wafer or pad, and thus the pad, and the periodic force correlates with the relaxation time (TR) of the pad. Have been found to be significantly improved. That is, as shown in FIG. 1, during steady-state operation of the chemical mechanical planarization process, the method of the present invention provides that the pad height is between the compression height 13b and the decompression height 13c shown by the dotted lines 13d and 13e. Correlate such cyclic forces with the compressibility of the pad so that it is maintained in between. As shown in FIG. 1, the height of the pad between 13d and 13e is defined as H op . It can be seen from the figure that the pad height is higher than the compression height 13b and lower than the decompression height 13c. Operating the chemical mechanical planarization process within the operating height range H op of this pad significantly improves the process and enhances the planarization results.

【0033】図2および図3を参照すると、本発明の方
法および装置が実証できる。図2はパッドにかかる力
を、その圧力がパッドにかかる時間に対して測定したグ
ラフである。従って、時間T0とT1(THI)の間はパ
ッドにかかる平面化力はPHIで示す高い圧縮力であり、
パッドは圧縮される。時間T1とT2(TLO)の間は、
パッドにかかる力はPLoで示す低い力であり、パッドは
圧縮解除している。T0とT2の間の期間はTPMと定義で
き、パッドにかかる周期的な力の1周期を示す。図2は
見やすいようにステップ関数で示すが、この力は通常は
正弦型の曲線であり、パッドの圧縮中は徐々にパッドに
かかり、パッドの圧縮解除中は徐々に除かれることが当
業者には理解できよう。ただしこの説明では、図2およ
び図3に示したグラフが本発明の方法および装置をより
よく説明していると考える。
With reference to FIGS. 2 and 3, the method and apparatus of the present invention can be demonstrated. FIG. 2 is a graph in which the force applied to the pad is measured with respect to the time the pressure is applied to the pad. Therefore, between times T 0 and T 1 (THI), the planarizing force on the pad is a high compressive force, indicated by P HI ,
The pad is compressed. Between times T 1 and T 2 (TLO)
The force on the pad is a low force, P Lo , and the pad is decompressed. The period between T 0 and T 2 can be defined as T PM and represents one cycle of the periodic force on the pad. Although FIG. 2 is shown as a step function for clarity, it will be appreciated by those of ordinary skill in the art that this force is usually a sinusoidal curve that is gradually applied to the pad during pad compression and gradually removed during pad decompression. Can understand. However, for the purposes of this discussion, it is considered that the graphs shown in FIGS. 2 and 3 better describe the method and apparatus of the present invention.

【0034】図3に定常状態平面化操作中のパッドの高
さと時間の関係のグラフを示す。図3に示す時間は図2
中の時間に対応する。線Aは、パッドにかかる下向きお
よび上向きの力の1周期を示す時間間隔である力の周期
時間T0−T2の間に、THI(およびPHI)中に高さH
op1からより低い高さHop2まで動き、TLO中
(およびPLO)に高さHop1に戻ることを示す。パッ
ドの高さHop1およびHop2は、圧縮解除状態(H
DC)および圧縮状態(HC)におけるパッドの高さの範
囲内にあることがわかる。
FIG. 3 shows a graph of pad height versus time during a steady state planarization operation. The time shown in FIG. 3 is shown in FIG.
Corresponding to the inside time. Line A shows the height H during THI (and P HI ) during the force cycle time T 0 -T 2 , which is the time interval that represents one cycle of downward and upward force on the pad.
It shows that we move from op1 to a lower height Hop2 and return to height Hop1 during TLO (and P LO ). Pad heights Hop1 and Hop2 are in the uncompressed state (H
It can be seen that it is within the pad height range under DC ) and under compression (H C ).

【0035】線Aに従った平面化プロセスは、パッドの
緩和時間(TR)が、図2に示すように、パッドが高い
圧力(PHI)下または低い圧力(PLO)下にある時間よ
りも長いので、動作可能である。
The planarization process according to line A is such that the relaxation time (TR) of the pad is less than the time the pad is under high pressure (P HI ) or low pressure (P LO ) as shown in FIG. Is also long, so it can operate.

【0036】圧力変調は用いるが、パッドの圧縮性を相
関させない通常のプロセスは線Bで表せる。線Bは、パ
ッドの緩和時間(TR)が、パッドが高い圧力下または
低い圧力下にある時間よりも短いとき、平面化中のパッ
ドの高さが、パッドの圧縮解除高さ(HDC)とパッドの
圧縮高さ(HC)の間の範囲にあることを示す。
The normal process, which uses pressure modulation but does not correlate the compressibility of the pad, can be represented by line B. Line B shows that when the relaxation time (TR) of the pad is shorter than the time the pad is under high or low pressure, the height of the pad during planarization is the decompression height (H DC ) of the pad. And the compressed height (H C ) of the pad.

【0037】パッドが高い圧力(下向きの力)下または
低い圧力(上向きの力)下にある時間を変えると、この
プロセスの定常状態操作中に、それぞれ圧縮位置または
圧縮解除位置の間のパッドの高さに影響することを当業
者は理解されよう。パッドに高い力または低い力がかか
る時間が等しい、均一な周期的力の調整を仮定すると、
力の周期(TPM)を短縮させ、または緩和時間(T
R)の高いパッドを使用し、あるいはその両方によっ
て、プロセス中のパッドの高さの変動を小さくすること
ができる。従って、図3中の線AのHop1およびHo
p2は相互に接近し、操作中により狭いパッド高さが得
られる。同様に、下向きまたは上向きの力の時間よりも
長い一定のパッド緩和時間のときに力の調整のためのサ
イクル時間が変化する場合、やはり線Aの形に影響が及
び、サイクル時間が長くなるとHop1とHop2の間
のパッドの高さの差が増加し、サイクル時間が短くなる
と、Hop1とHop2の間のパッドの高さの差が減少
する。
Varying the time the pad is under high pressure (down force) or low pressure (up force) causes the pad to move between the compression and decompression positions, respectively, during steady state operation of this process. One of ordinary skill in the art will appreciate that height is affected. Assuming a uniform periodic force adjustment, where high or low force on the pad is equal in time,
Force period (TPM) is shortened or relaxation time (TPM)
Higher R) pads can be used, or both, to reduce pad height variations during the process. Therefore, Hop1 and Ho of line A in FIG.
p2 are closer to each other, resulting in a narrower pad height during operation. Similarly, if the cycle time for force adjustment changes at a constant pad relaxation time that is longer than the downward or upward force time, the shape of line A is also affected, and Hop1 increases as the cycle time increases. And Hop2 increase the pad height difference, and as the cycle time decreases, the pad height difference between Hop1 and Hop2 decreases.

【0038】高い力(THI)における時間が低い力
(TLO)における時間よりも長く、あるいは短くなる
ように、周期力の調整を等しくないようにすることがで
きることも当業者は理解されよう。しかし、サイクル時
間に関係なく、パッドの緩和時間(TR)が、パッドが
圧縮下または圧縮解除下にある時間より依然として長く
なければならないことが理解されよう。したがって、力
の周期的分布が等しくない場合、制限時間は、パッドに
高い力または低い力がかかる長い方の時間である。なぜ
ならば、この時間はパッドの緩和時間(TR)未満でな
ければならないからである。
Those skilled in the art will also understand that the adjustment of the periodic forces can be unequal so that the time at high force (THI) is longer or shorter than the time at low force (TLO). However, it will be appreciated that regardless of the cycle time, the relaxation time (TR) of the pad must still be longer than the time the pad is under compression or decompression. Thus, if the periodic distribution of forces is not equal, the time limit is the longer time that the pad is subjected to high or low forces. This time must be less than the pad relaxation time (TR).

【0039】まとめとして、本発明の構成に関して以下
の事項を開示する。
In summary, the following matters will be disclosed regarding the configuration of the present invention.

【0040】(1)平面化の間、研磨パッドに押し付け
たウエハまたはパッドのいずれかに周期的な下向きおよ
び上向きの力をかけること、および前記パッドの高さ
を、従来技術の平面化プロセスで通常使用されているよ
うな圧縮位置と圧縮解除位置の間に維持するために、前
記周期的な力を前記パッドの圧縮性と相関させることを
含む、化学機械平面化プロセスでワークピースを平面化
する方法。 (2)前記化学機械平面化プロセスは回転パッドを使用
する、上記(1)に記載の方法。 (3)前記化学機械平面化プロセスは線形移動パッドを
使用する、上記(1)に記載の方法。 (4)前記ワークピースが半導体ウエハである、上記
(1)に記載の方法。 (5)回転ターンテーブルまたは線形移動プラテンと、
その表面上の緩和時間がTRである圧縮性平面化パッド
とを備える化学機械平面化装置を用意するステップと、
前記パッドの表面に平面化スラリを供給するステップ
と、平面化する基板を供給するステップと、前記基板を
前記パッドの表面に対して維持するために、前記基板ま
たは前記パッドに周期的な下向きまたは上向きの力を提
供するステップとを含み、前記パッドの高さが、力の作
用中に、次式に従って、圧縮解除高さと圧縮高さの間に
維持されることを特徴とし、 TR>TRIおよびTLO (上式でTHIは前記パッドが下向きの力を受ける時
間、TLOは前記パッドが上向きの力を受ける時間) 前記基板が平面化されるまで前記方法を続行するステッ
プとを含む、基板を化学機械平面化する方法。 (6)前記平面化装置は回転ターンテーブルを使用す
る、上記(5)に記載の方法。 (7)前記平面化装置は線形移動プラテンを使用する、
上記(5)に記載の方法。 (8)前記基板が半導体ウエハである、上記(5)に記
載の方法。 (9)回転ターンテーブルまたは線形移動プラテン・ア
センブリと、前記アセンブリ上に支持され、緩和時間が
TRである、圧縮可能な平面化パッドと、前記アセンブ
リの上方に位置し、キャリアの下部表面に固定され前記
キャリアと前記平面化パッドとの間に配置された前記ワ
ークピースを、平面化中、保持するように適合された回
転可能なキャリアと、平面化プロセス中、前記パッドの
高さを圧縮位置と圧縮解除位置の間に維持するために、
前記キャリアと前記ワークピースにまたは前記パッドに
周期的な下向きまたは上向きの力を提供する手段とを備
えるワークピース上の表面を平面化する装置。 (10)前記アセンブリは回転可能なターンテーブルを
使用する、上記(9)に記載の装置。 (11)前記アセンブリは線形移動プラテンを使用す
る、上記(9)に記載の装置。 (12)前記ワークピースが半導体ウエハである、上記
(9)に記載の装置。
(1) During planarization, applying periodic downward and upward forces to either the wafer or the pad pressed against the polishing pad, and the height of the pad in the prior art planarization process. Planarizing a workpiece in a chemical mechanical planarization process that includes correlating the periodic force with the compressibility of the pad to maintain it between a compression and decompression position as is commonly used. how to. (2) The method according to (1) above, wherein the chemical mechanical planarization process uses a rotating pad. (3) The method according to (1) above, wherein the chemical mechanical planarization process uses a linear transfer pad. (4) The method according to (1) above, wherein the workpiece is a semiconductor wafer. (5) Rotating turntable or linear movement platen,
Providing a chemical mechanical planarization device comprising a compressible planarization pad having a relaxation time TR on its surface;
Providing a planarizing slurry to the surface of the pad, providing a substrate to planarize, and periodically downwardly or to the substrate or the pad to maintain the substrate against the surface of the pad. Providing an upward force, the height of the pad being maintained between the decompression height and the compression height during the action of the force according to the equation: TR> TRI and TLO (where THI is the time when the pad is subjected to a downward force, TLO is the time when the pad is subjected to an upward force) and continuing the method until the substrate is planarized. Machine flattening method. (6) The method according to (5) above, wherein the flattening device uses a rotary turntable. (7) The planarization device uses a linear movement platen,
The method according to (5) above. (8) The method according to (5) above, wherein the substrate is a semiconductor wafer. (9) A rotary turntable or linear translation platen assembly, a compressible planarization pad supported on the assembly and having a relaxation time of TR, and fixed to the lower surface of the carrier, located above the assembly. And a rotatable carrier adapted to hold the workpiece positioned between the carrier and the planarizing pad during planarization, and a position for compressing the height of the pad during the planarizing process. And to maintain between the decompression position
An apparatus for planarizing a surface on a workpiece comprising the carrier and means for providing a periodic downward or upward force to the workpiece or to the pad. (10) The apparatus according to (9) above, wherein the assembly uses a rotatable turntable. (11) The apparatus according to (9) above, wherein the assembly uses a linear movement platen. (12) The apparatus according to (9) above, wherein the workpiece is a semiconductor wafer.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】従来技術による平面化プロセス中および本発明
の平面化プロセス中のパッドの異なる高さを示す、CM
P回転ターンテーブルおよび平面化パッド・アセンブリ
の概略側面図である。
FIG. 1 shows the different heights of pads during the planarization process according to the prior art and during the planarization process of the invention, CM
FIG. 6 is a schematic side view of a P-turn turntable and a planarizing pad assembly.

【図2】ウエハとウエハ・キャリア・アセンブリによっ
てパッドにかかる下向きおよび上向きの力とCMPプロ
セス中の時間の関係を示すグラフである。
FIG. 2 is a graph showing the downward and upward force on the pad by the wafer and wafer carrier assembly versus time during the CMP process.

【図3】従来技術によるCMPプロセス中および本発明
のCMPプロセス中の、パッドの高さの変化と時間の関
係を示すグラフである。
FIG. 3 is a graph showing changes in pad height versus time during a CMP process according to the prior art and during the CMP process of the present invention.

【図4】半導体ウエハを平面化するための典型的な従来
技術の回転CMP装置の概略図である。
FIG. 4 is a schematic diagram of a typical prior art rotary CMP apparatus for planarizing a semiconductor wafer.

【図5】半導体ウエハを平面化するための典型的な従来
技術の線形CMP装置の概略図である。
FIG. 5 is a schematic diagram of a typical prior art linear CMP apparatus for planarizing a semiconductor wafer.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 平面化装置 11 平面化ホイール・アセンブリ 12 プラテン 13 パッド 14 シャフト 16 ウエハ 17 ウエハ・キャリア アセンブリ 18 ウエハ・キャリア 19 圧力板 20 スピンドル 10 Flattening device 11 Planarizing wheel assembly 12 Platen 13 pads 14 shaft 16 wafers 17 Wafer Carrier Assembly 18 Wafer carrier 19 Pressure plate 20 spindles

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】平面化の間、研磨パッドに押し付けたウエ
ハまたはパッドのいずれかに周期的な下向きおよび上向
きの力をかけること、前記パッドの高さを、圧縮位置と
圧縮解除位置の間に維持するために、前記周期的な力を
前記パッドの圧縮性と相関させることを含む、化学機械
平面化プロセスでワークピースを平面化する方法。
1. A method of applying periodic downward and upward forces to either a wafer or pad pressed against a polishing pad during planarization, the height of the pad being between a compression position and a decompression position. A method of planarizing a workpiece in a chemical mechanical planarization process comprising correlating the periodic force with the compressibility of the pad to maintain.
【請求項2】回転ターンテーブルまたは線形移動プラテ
ンと、その表面上の緩和時間がTRである圧縮性平面化
パッドとを備える化学機械平面化装置を用意するステッ
プと、 前記パッドの表面に平面化スラリを供給するステップ
と、 平面化する基板を供給するステップと、 前記基板を前記パッドの表面に対して維持するために、
前記基板または前記パッドに周期的な下向きまたは上向
きの力を提供するステップとを含み、 前記パッドの高さが、前記力の作用中に、次式に従っ
て、圧縮解除高さと圧縮高さの間に維持されることを特
徴とし、 TR>TRIおよびTLO (上式でTHIは前記パッドが下向きの力を受ける時
間、TLOは前記パッドが上向きの力を受ける時間) 前記基板が平面化されるまで前記方法を続行するステッ
プとを含む、基板を化学機械平面化する方法。
2. A chemical mechanical planarization apparatus comprising a rotary turntable or a linear movement platen and a compressible planarization pad having a relaxation time TR on its surface, and planarizing the surface of the pad. Providing a slurry, providing a planarizing substrate, and maintaining the substrate against the surface of the pad,
Providing a cyclic downward or upward force to the substrate or the pad such that the height of the pad is between the decompression height and the compression height during the action of the force according to the equation: TR> TRI and TLO (where THI is the time when the pad is subjected to a downward force, TLO is the time when the pad is subjected to an upward force) until the substrate is planarized. A step of continuing the method.
【請求項3】回転ターンテーブルまたは線形移動プラテ
ン・アセンブリと、 前記アセンブリ上に支持された、圧縮可能な平面化パッ
ドと、 前記アセンブリの上方に位置し、キャリアの下部表面に
固定され前記キャリアと前記平面化パッドとの間に配置
された前記ワークピースを、平面化中、保持するように
適合された回転可能なキャリアと、 平面化プロセス中、前記パッドの高さを圧縮位置と圧縮
解除位置の間に維持するために、前記キャリアと前記ワ
ークピースにまたは前記パッドに周期的な下向きまたは
上向きの力を提供する手段とを備えるワークピース上の
表面を平面化する装置。
3. A rotary turntable or linear translation platen assembly, a compressible planarization pad supported on the assembly, and a carrier above the assembly and secured to a lower surface of the carrier. A rotatable carrier adapted to hold the workpiece between the planarization pad during planarization, and a height of the pad during compression and decompression positions during the planarization process. An apparatus for planarizing a surface on a workpiece comprising: a carrier and means for providing a periodic downward or upward force on the workpiece or on the pad for maintaining during maintenance.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6379216B1 (en) * 1999-10-22 2002-04-30 Advanced Micro Devices, Inc. Rotary chemical-mechanical polishing apparatus employing multiple fluid-bearing platens for semiconductor fabrication
US20080142375A1 (en) * 2006-12-13 2008-06-19 Francois Doniat Electrolyte formulation for electrochemical mechanical planarization
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Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2809274A1 (en) * 1978-03-03 1979-09-13 Wacker Chemitronic PROCESS FOR COMPARISON OF POLISHING REMOVAL FROM DISCS DURING POLISHING
US4313284A (en) * 1980-03-27 1982-02-02 Monsanto Company Apparatus for improving flatness of polished wafers
US4918869A (en) * 1987-10-28 1990-04-24 Fujikoshi Machinery Corporation Method for lapping a wafer material and an apparatus therefor
US4910155A (en) * 1988-10-28 1990-03-20 International Business Machines Corporation Wafer flood polishing
US5104828A (en) * 1990-03-01 1992-04-14 Intel Corporation Method of planarizing a dielectric formed over a semiconductor substrate
US5036630A (en) * 1990-04-13 1991-08-06 International Business Machines Corporation Radial uniformity control of semiconductor wafer polishing
US5486129A (en) * 1993-08-25 1996-01-23 Micron Technology, Inc. System and method for real-time control of semiconductor a wafer polishing, and a polishing head
US5423716A (en) * 1994-01-05 1995-06-13 Strasbaugh; Alan Wafer-handling apparatus having a resilient membrane which holds wafer when a vacuum is applied
US5549511A (en) * 1994-12-06 1996-08-27 International Business Machines Corporation Variable travel carrier device and method for planarizing semiconductor wafers
US5522965A (en) * 1994-12-12 1996-06-04 Texas Instruments Incorporated Compact system and method for chemical-mechanical polishing utilizing energy coupled to the polishing pad/water interface
JPH08187656A (en) * 1994-12-28 1996-07-23 Ebara Corp Polishing device
US5486265A (en) * 1995-02-06 1996-01-23 Advanced Micro Devices, Inc. Chemical-mechanical polishing of thin materials using a pulse polishing technique
TW334379B (en) * 1995-08-24 1998-06-21 Matsushita Electric Ind Co Ltd Compression mechanism for grinding machine of semiconductor substrate
EP0787561B1 (en) * 1996-02-05 2002-01-09 Ebara Corporation Polishing apparatus

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